結構化輸出內容

您可以將 Gemini 設為結構化輸出內容,而非非結構化文字,以便精確擷取及標準化資訊,以利後續處理。舉例來說,您可以使用結構化輸出內容,從履歷中擷取資訊,並將這些資訊標準化,以建立結構化資料庫。

Gemini 可產生 JSONenum 值做為結構化輸出內容。

產生 JSON

使用 Gemini API 產生 JSON 的方式有兩種:

  • 在模型上設定結構定義
  • 在文字提示中提供結構定義

在模型上設定結構定義是產生 JSON 的建議方式,因為這會限制模型輸出 JSON。

設定結構定義 (建議)

如要限制模型產生 JSON,請設定 responseSchema。然後,模型會以 JSON 格式回應任何提示。

Python

from google import genai
from pydantic import BaseModel

class Recipe(BaseModel):
    recipe_name: str
    ingredients: list[str]

client = genai.Client(api_key="GOOGLE_API_KEY")
response = client.models.generate_content(
    model="gemini-2.0-flash",
    contents="List a few popular cookie recipes, and include the amounts of ingredients.",
    config={
        "response_mime_type": "application/json",
        "response_schema": list[Recipe],
    },
)
# Use the response as a JSON string.
print(response.text)

# Use instantiated objects.
my_recipes: list[Recipe] = response.parsed

JavaScript

import { GoogleGenAI, Type } from "@google/genai";

const ai = new GoogleGenAI({ "GOOGLE_API_KEY" });

async function main() {
  const response = await ai.models.generateContent({
    model: "gemini-2.0-flash",
    contents:
      "List a few popular cookie recipes, and include the amounts of ingredients.",
    config: {
      responseMimeType: "application/json",
      responseSchema: {
        type: Type.ARRAY,
        items: {
          type: Type.OBJECT,
          properties: {
            recipeName: {
              type: Type.STRING,
            },
            ingredients: {
              type: Type.ARRAY,
              items: {
                type: Type.STRING,
              },
            },
          },
          propertyOrdering: ["recipeName", "ingredients"],
        },
      },
    },
  });

  console.log(response.text);
}

main();

Go

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "log"

    "google.golang.org/genai"
)

func main() {
    ctx := context.Background()
    client, err := genai.NewClient(ctx, &genai.ClientConfig{
        APIKey:  "GOOGLE_API_KEY",
        Backend: genai.BackendGeminiAPI,
    })
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    config := &genai.GenerateContentConfig{
        ResponseMIMEType: "application/json",
        ResponseSchema: &genai.Schema{
            Type: genai.TypeArray,
            Items: &genai.Schema{
                Type: genai.TypeObject,
                Properties: map[string]*genai.Schema{
                    "recipeName": {Type: genai.TypeString},
                    "ingredients": {
                        Type:  genai.TypeArray,
                        Items: &genai.Schema{Type: genai.TypeString},
                    },
                },
                PropertyOrdering: []string{"recipeName", "ingredients"},
            },
        },
    }

    result, err := client.Models.GenerateContent(
        ctx,
        "gemini-2.0-flash",
        genai.Text("List a few popular cookie recipes, and include the amounts of ingredients."),
        config,
    )
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    fmt.Println(result.Text())
}

REST

curl "https://generativelanguage.googleapis.com/v1beta/models/gemini-2.0-flash:generateContent?key=$GOOGLE_API_KEY" \
-H 'Content-Type: application/json' \
-d '{
      "contents": [{
        "parts":[
          { "text": "List a few popular cookie recipes, and include the amounts of ingredients." }
        ]
      }],
      "generationConfig": {
        "responseMimeType": "application/json",
        "responseSchema": {
          "type": "ARRAY",
          "items": {
            "type": "OBJECT",
            "properties": {
              "recipeName": { "type": "STRING" },
              "ingredients": {
                "type": "ARRAY",
                "items": { "type": "STRING" }
              }
            },
            "propertyOrdering": ["recipeName", "ingredients"]
          }
        }
      }
}' 2> /dev/null | head

輸出內容可能如下所示:

[
  {
    "recipeName": "Chocolate Chip Cookies",
    "ingredients": [
      "1 cup (2 sticks) unsalted butter, softened",
      "3/4 cup granulated sugar",
      "3/4 cup packed brown sugar",
      "1 teaspoon vanilla extract",
      "2 large eggs",
      "2 1/4 cups all-purpose flour",
      "1 teaspoon baking soda",
      "1 teaspoon salt",
      "2 cups chocolate chips"
    ]
  },
  ...
]

在文字提示中提供結構定義

您可以透過文字提示,以自然語言或擬似程式碼的形式提供結構定義,而無須進行設定。不建議採用這種方法,因為這可能會產生品質較低的輸出內容,而且模型不會受到限制,無法遵循結構定義。

以下是文字提示中提供的結構定義通用範例:

List a few popular cookie recipes, and include the amounts of ingredients.

Produce JSON matching this specification:

Recipe = { "recipeName": string, "ingredients": array<string> }
Return: array<Recipe>

由於模型會從提示中的文字取得結構定義,因此您可以靈活呈現結構定義。不過,如果您提供類似這種內嵌的結構定義,模型實際上並不會受到限制,無法傳回 JSON。如要獲得更確定且品質更高的回覆,請在模型上設定結構定義,並避免在文字提示中重複結構定義。

產生列舉值

在某些情況下,您可能會希望模型從選項清單中選擇單一選項。如要實作這項行為,您可以在結構定義中傳遞枚舉值。您可以在 responseSchema 中使用 string 的任何位置使用列舉選項,因為列舉是字串陣列。與 JSON 結構定義一樣,您可以使用列舉限制模型輸出內容,以符合應用程式的需求。

舉例來說,假設您正在開發應用程式,將樂器分類為以下五個類別之一:"Percussion""String""Woodwind""Brass" 或「"Keyboard"」。您可以建立列舉來協助完成這項工作。

在以下範例中,您會將列舉傳遞為 responseSchema,限制模型選擇最適當的選項。

Python

from google import genai
import enum

class Instrument(enum.Enum):
  PERCUSSION = "Percussion"
  STRING = "String"
  WOODWIND = "Woodwind"
  BRASS = "Brass"
  KEYBOARD = "Keyboard"

client = genai.Client(api_key="GEMINI_API_KEY")
response = client.models.generate_content(
    model='gemini-2.0-flash',
    contents='What type of instrument is an oboe?',
    config={
        'response_mime_type': 'text/x.enum',
        'response_schema': Instrument,
    },
)

print(response.text)
# Woodwind

Python 程式庫會為 API 轉譯型別宣告。不過,API 會接受 OpenAPI 3.0 架構的子集 (架構)。

您可以透過其他兩種方式指定列舉。您可以使用 Literal

Python

Literal["Percussion", "String", "Woodwind", "Brass", "Keyboard"]

您也可以以 JSON 的形式傳遞結構定義:

Python

from google import genai

client = genai.Client(api_key="GEMINI_API_KEY")
response = client.models.generate_content(
    model='gemini-2.0-flash',
    contents='What type of instrument is an oboe?',
    config={
        'response_mime_type': 'text/x.enum',
        'response_schema': {
            "type": "STRING",
            "enum": ["Percussion", "String", "Woodwind", "Brass", "Keyboard"],
        },
    },
)

print(response.text)
# Woodwind

除了基本多重選擇題外,您可以在 JSON 結構定義的任何位置使用列舉。舉例來說,您可以要求模型提供食譜標題清單,並使用 Grade 列舉,為每個標題提供熱門程度等級:

Python

from google import genai

import enum
from pydantic import BaseModel

class Grade(enum.Enum):
    A_PLUS = "a+"
    A = "a"
    B = "b"
    C = "c"
    D = "d"
    F = "f"

class Recipe(BaseModel):
  recipe_name: str
  rating: Grade

client = genai.Client(api_key="GEMINI_API_KEY")
response = client.models.generate_content(
    model='gemini-2.0-flash',
    contents='List 10 home-baked cookie recipes and give them grades based on tastiness.',
    config={
        'response_mime_type': 'application/json',
        'response_schema': list[Recipe],
    },
)

print(response.text)

回應可能如下所示:

[
  {
    "recipe_name": "Chocolate Chip Cookies",
    "rating": "a+"
  },
  {
    "recipe_name": "Peanut Butter Cookies",
    "rating": "a"
  },
  {
    "recipe_name": "Oatmeal Raisin Cookies",
    "rating": "b"
  },
  ...
]

關於 JSON 結構定義

使用 responseSchema 參數為 JSON 輸出內容設定模型時,必須使用 Schema 物件定義其結構。這個物件代表 OpenAPI 3.0 架構物件的特定子集,並且會新增 propertyOrdering 欄位。

以下是所有 Schema 欄位的偽 JSON 表示法:

{
  "type": enum (Type),
  "format": string,
  "description": string,
  "nullable": boolean,
  "enum": [
    string
  ],
  "maxItems": integer,
  "minItems": integer,
  "properties": {
    string: {
      object (Schema)
    },
    ...
  },
  "required": [
    string
  ],
  "propertyOrdering": [
    string
  ],
  "items": {
    object (Schema)
  }
}

結構定義的 Type 必須是 OpenAPI 資料類型之一,或這些類型的聯集 (使用 anyOf)。每個 Type 僅適用於部分欄位。以下清單將每個 Type 對應至該類型有效的欄位子集:

  • string -> enumformatnullable
  • integer -> formatminimummaximumenumnullable
  • number -> formatminimummaximumenumnullable
  • boolean -> nullable
  • array -> minItemsmaxItemsitemsnullable
  • object -> propertiesrequiredpropertyOrderingnullable

以下是一些顯示有效類型和欄位組合的範例結構定義:

{ "type": "string", "enum": ["a", "b", "c"] }

{ "type": "string", "format": "date-time" }

{ "type": "integer", "format": "int64" }

{ "type": "number", "format": "double" }

{ "type": "boolean" }

{ "type": "array", "minItems": 3, "maxItems": 3, "items": { "type": ... } }

{ "type": "object",
  "properties": {
    "a": { "type": ... },
    "b": { "type": ... },
    "c": { "type": ... }
  },
  "nullable": true,
  "required": ["c"],
  "propertyOrdering": ["c", "b", "a"]
}

如需結構定義欄位在 Gemini API 中使用的完整說明文件,請參閱結構定義參考資料

資源排序

在 Gemini API 中使用 JSON 結構定義時,屬性順序非常重要。根據預設,API 會依照字母順序排列屬性,且不會保留屬性定義的順序 (不過,Google Gen AI SDK 可能會保留這個順序)。如果您為已設定結構定義的模型提供範例,而範例的屬性順序與結構定義的屬性順序不一致,輸出結果可能會雜亂或不符合預期。

為確保屬性排序一致且可預測,您可以使用選用的 propertyOrdering[] 欄位。

"propertyOrdering": ["recipeName", "ingredients"]

propertyOrdering[] 不是 OpenAPI 規格中的標準欄位,而是用於判斷回應中屬性順序的字串陣列。指定屬性順序,然後提供包含相同順序屬性的示例,有助於改善結果品質。只有在您手動建立 types.Schema 時,系統才會支援 propertyOrdering

Python 中的結構定義

使用 Python 程式庫時,response_schema 的值必須為下列其中一個:

  • 類型,如同您在類型註解中使用的類型 (請參閱 Python typing 模組)
  • genai.types.Schema 的例項
  • genai.types.Schemadict 等效函式

定義結構定義最簡單的方法是使用 Pydantic 類型 (如上一個範例所示):

Python

config={'response_mime_type': 'application/json',
        'response_schema': list[Recipe]}

使用 Pydantic 類型時,Python 程式庫會為您建構 JSON 結構定義,並將其傳送至 API。如需其他範例,請參閱 Python 程式庫說明文件

Python 程式庫支援使用下列型別定義的結構定義 (其中 AllowedType 是任何允許的型別):

  • int
  • float
  • bool
  • str
  • list[AllowedType]
  • AllowedType|AllowedType|...
  • 結構化類型:
    • dict[str, AllowedType]。此註解會宣告所有字典值為相同類型,但不會指定應納入哪些鍵。
    • 使用者定義的 Pydantic 模型。這個方法可讓您指定索引鍵名稱,並為與每個索引鍵相關聯的值定義不同類型,包括巢狀結構。

最佳做法

使用回應結構定義時,請留意下列考量事項和最佳做法:

  • 回應結構定義的大小會計入輸入符記限制。
  • 根據預設,欄位為選填欄位,表示模型可以填入欄位或略過欄位。您可以將欄位設為必填,強制模型提供值。如果相關輸入提示的脈絡資訊不足,模型會根據訓練資料產生回覆。
  • 複雜的結構定義可能會導致 InvalidArgument: 400 錯誤。複雜度可能來自長的屬性名稱、長的陣列長度限制、具有許多值的列舉、具有許多選用屬性的物件,或這些因素的組合。

    如果您在使用有效結構定義時收到這項錯誤,請進行下列一或多項變更來解決錯誤:

    • 縮短屬性名稱或列舉名稱。
    • 展開巢狀陣列。
    • 減少具有限制的屬性數量,例如設有最小值和最大值限制的數字。
    • 減少具有複雜限制的屬性數量,例如具有 date-time 等複雜格式的屬性。
    • 減少選用屬性數量。
    • 減少列舉的有效值數量。
  • 如果未顯示預期結果,請在輸入提示中加入更多背景資訊,或修改回應結構定義。舉例來說,您可以查看模型的回覆內容,瞭解模型的回應方式,而無須使用結構化輸出內容。接著,您可以更新回應結構定義,讓回應結構定義更符合模型的輸出內容。

後續步驟

您已瞭解如何產生結構化輸出內容,建議您試著使用 Gemini API 工具: